JPH0587034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ発振器に関し、特に性能的に安
定したレーザ発振を行なえるようにしたレーザ発
振器の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来からこの種のレーザ発振器として、種々の
構造を有するものが知られている。その一例を第
６図を用いて簡単に説明すると、図中１ａ，１ｂ
は光共振器を構成する相対向して配置された二枚
の共振器ミラー、２はこれら共振器ミラー１ａ，
１ｂをそれぞれ保持するミラーホルダで、これら
のミラーホルダ２，２は、一般にはミラー角度調
整を行なうための角度調整機構（図示せず）を備
えている。３はこれらミラーホルダ２，２を支持
する光学基盤であり、たとえばインバー等の低い
熱膨張係数を有する金属材で形成された複数本の
連結棒４の両端部に支持されている。

５は前記共振器ミラー１ａ，１ｂ間に配置され
たレーザ媒質励起部で、レーザ媒質を放電等のエ
ネルギ注入によりレーザ発振可能な励起状態とす
るものである。また、６ａ，６ｂは前記光共振器
を構成する光学基盤３，３を支持する支持機構、
７はレーザ媒質励起部５を支持する支持機構で、
また８は前記レーザ媒質励起部５と光共振器とが
載置される架台である。

そして、このような構成において、レーザ媒質
励起部５でレーザ励起されたレーザ媒質を挟んで
相対向する位置に配置された二枚の共振器ミラー
１ａ，１ｂにより、これら両ミラー１ａ，１ｂ間
でレーザ発振が生じ、出力側（この例では右側）
の共振器ミラー１ａからレーザ光が出射されるも
のであつた。

また、ガスレーザ発振器の場合には、レーザ媒
質励起部５は、第７図に示されるように、放電を
行なわせる放電管９ａと、この放電管９ａ内部に
レーザ媒質ガスを流通させるためのガスダクト類
で構成されており、ガス体内でその原子等を放電
により励起せしめることで、レーザ発振を行なう
ものである。ここで、図中９ｂ，９ｃはレーザガ
ス導入、出用のガスヘツダ、９ｄはこれらガスヘ
ツド９ｄ，９ｃと放電管９ａとの間を連通するた
めのガス流分岐合流部である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した構成によるレーザ発振器に
おいて重要な技術的課題とされることに、光共
振器を構成する共振器ミラー１ａ，１ｂを角度変
化がないようにして支持すること、および光共
振器により設定された光共振の光軸とレーザ媒質
励起部５から見た最適光軸とが常に一致させるこ
と、という二点があり、これらを満足し得る構成
とすることが必要とされている。

すなわち、上述した二点，が達成されない
と、レーザパワーの低下、レーザビームの照
射位置（ポインテイング）の変化、レーザビー
ムモードの変化（悪化）等といつた問題を招いて
しまうもので、レーザ加工等において加工性能に
重大な影響を及ぼすものであつた。

前記項に対する対策として従来装置では、連
結棒４を、インバー等といつた低い線膨張係数
（1.2〜2.0×10^-6）を有する金属材料を用いて形成
し、この連結棒４の温度変化に対し光学基盤３，
３ひいては共振器ミラー１ａ，１ｂの角度変化が
少なくなるような構成とされていた。また、光学
基盤支持機構６ａ，６ｂも、その長手方向の片側
（６ｂ側）は長手方向にフリーとし、連結棒４が
伸縮してもこの連結棒４に撓みが生じないような
構成とされていた。

また、項に対する対策としては、光共振器と
レーザ媒質励起部５の相互の光軸を一致せしめる
ように、これら両機構部が搭載される架台８から
前記両機構部を支える支持機構６，６ａ，６ｂ，
７および前記両機構部の支持部分から光軸位置ま
での各寸法を、機械仕上げ加工精度により確保す
るような構成とされていた。

しかしながら、従来のレーザ発振器によれば、
上述したような，項に対する対策は講じられ
てはいるものの、連結棒４を形成するインバーの
線膨張係数は無視し得る程充分に小さいとは言え
ないものであり、さらに低い線膨張係数を有する
部材とすることが要求されている。また、上述し
たインバーの物性として機械的強度が弱いため、
常にインバー自身あるいはその付加物（支持物）
の重量によるインバーの撓みが起こり、これに起
因して共振器ミラー１ａ，１ｂの角度に不安定さ
を招いている。

さらに、前述した各部の寸法精度を機械加工に
より確保する方法では、各部の部品点数が多く、
また形状が比較的複雑なため、寸法精度の確保が
難しく、またばらつき等も生じ易く、しかもコス
ト的に高価となる等といつた欠点もあつた。

そして、上述したような問題点をもつ従来のレ
ーザ発振器では、前記，項を満足し得るとは
言えないため、前述したようにレーザパワー低
下、レーザビーム照射位置（ボインテイング）
の変化、レーザビームモードの不安定さなどと
いつた問題を招いてしまうもので、また加工精度
が要求されるため、加工コストも高くなるもので
あつた。

本発明は上述した事情に鑑み、共振器ミラーに
角度変化がなく、しかも光共振器の光軸とレーザ
媒質励起部から見た最適光軸が常に一致するよう
な構成とすることにより、前述した従来の問題点
を一掃することが可能となるレーザ発振器を得る
ことを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係るレーザ発振器は、複数の光学基盤
を連結する連結棒を、パイプ状の繊維強化プラス
チツク材（以下FRP材という）で構成するよう
にしたものである。

〔作用〕

本発明によれば、従来のインバーに代えFRP
材により連結棒を構成しているため、連結棒の温
度変化による共振器ミラーの角度変化を抑制する
ことが可能で、また連結棒の充分な機械的強度を
利用しこれにレーザ媒質励起部と光共振器を支持
させることで、相互の光軸の一致状態を確保し、
安定した共振器を得ることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図ないし第３図ａ，ｂは本発明に係るレー
ザ発振器の一実施例を示し、これらの図において
前述した第６図等と同一または相当する部分には
同一番号を付してその説明は省略する。

さて、本発明によれば、光学基盤３，３を連結
する連結棒１０として、従来のインバーの代り
に、FRP材により形成したパイプ状を呈する部
材を用いるようにしたところに特徴を有してい
る。また、本発明によれば、このFRP材による
連結棒１０に対し、レーザ媒質励起部５を支持す
る支持板１１を支持させるような構成としてい
る。

ここで、上述した連結棒１０とレーザ媒質励起
部５の支持板１１あるいは光学基盤３の支持部
は、第２図に示すような構造とされている。すな
わち図中１２は連結棒１０の外周部に密着して固
定され機械加工可能な材質で形成されたスリーブ
で、このスリーブ１２は連結棒１０外周部に固定
された状態で機械加工が施され、支持板１１ある
いは光学基盤３に形成された連結棒支持用孔もし
くはこれに準じる加工面に挿入されるような構成
とされている。

また、前記光学基盤３部分でのレーザ媒質励起
部５と光共振器を構成する共振器ミラー１ａ，１
ｂとの連結部には、第３図ａ，ｂから明らかなよ
うに、ベローズ等のフレキシブル継手１３による
連結構造が採用されている。

そして、上述した構成によるレーザ発振器によ
れば、前述した重要な技術的課題である項に対
しては、連結棒１０を、インバーに比べて必要か
つ充分に低い熱膨張係数を有するFRP材を用い
て形成し、温度変動によるミラー角度変化を少な
くし、しかも材質的にも機械的強度に優れた
FRP材からなる部材を、さらにパイプ形状とす
ることで、機械的強度を増大せしめ、これにより
連結棒１０の撓みによるミラー角度の不安定さを
解消するようにしている。

また、前述した項に対しては、上述したよう
に機械的強度面で優れた連結棒１０と光学基盤３
とからなる光共振器において、その取付け部に加
工精度のよい機械加工を行なえる部材にて形成さ
れるスリーブ１２を挿入するようにしており、こ
れにより光共振器の光軸を、精度よく所定の位置
に設定可能となるものである。そして、このよう
に光軸を設定された光共振器の連結棒１０に、レ
ーザ媒質励起部５を支持する支持板１１を、少な
くとも一個所に前記スリーブ１２による取付構造
をもつて取付けし、これにより連結棒１０とレー
ザ媒質励起部５から見た最適光軸を設定するとよ
いものである。また、以上の結果から、光共振器
設定光軸とレーザ媒質励起部５の最適光軸とを、
少ない機械加工精度必要個所で一致させることが
できるという利点がある。

なお、上述した本発明をガスレーザ発振器に適
用する場合の支持板１１には、概略第４図に示す
ような構造を採用するとよいものである。ここ
で、図中１５は放電管保持体、１６はレーザガス
導入、出のためのガスヘツダである。すなわち、
レーザ媒質ガス励起部を支持する支持板１１内部
にレーザ媒質ガス流通用の流路１７を設けるよう
な構成とすればよい。そして、このような構成と
すれば、レーザ発振器構造の簡略化が図れる。ま
た、この場合に、連結棒１０の外径を充分に大き
くし、この連結棒１０にレーザ媒質ガス励起部を
支持させるとよいものである。

さらに、多くの高出力ガスレーザ発振器に見ら
れるように、レーザ媒質ガス励起部が複数のモジ
ユール５Ａ，５Ｂに分岐されている場合には、第
５図に示すように、各モジユール５Ａ，５Ｂに支
持板１１との間で支持板装着面の少なくとも片側
に嵌合結合可能な突起部を設け、かつ前記支持板
１１および光学基盤３を連結棒１０上をスライド
可能となるような取付け構造とすることにより、
前記モジユール５Ａ，５Ｂの簡単な交換が行なえ
るものである。すなわち、レーザ媒質ガス励起部
５Ａ，５Ｂを支持する支持板１１および光学基盤
３を、連結棒１０に沿つてスライドさせること
で、レーザ媒質ガス励起部５Ａ，５Ｂを光学基盤
３を連結棒１０から取外すことなく、簡単に取外
すことが可能となるもので、その利点は大きい。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定され
ず、各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得る
ものである。たとえば前述した実施例では、光共
振器を折返しのない二枚の共振器ミラー１ａ，１
ｂを有する構成とされている場合を説明したが、
二枚以上のミラーを用いてなる共振器構造であつ
てもよいもので、またこの場合に共振光軸の折返
しがあつてもよいものである。さらに、光学基盤
の枚数も二枚以上であつてもよいことは勿論であ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るレーザ発振
器によれば、光学基盤を連結する連結棒を、パイ
プ状を呈するFRP材で形成するようにしたので、
連結棒の温度変化による共振器ミラーの角度変化
を抑制することが可能で、また連結棒が充分な機
械的強度をもつことから、レーザ媒質励起部と光
共振器をこの連結棒に支持させることで、相互の
光軸の一致状態を確保し、安定した共振器を得る
ことが可能となる。そして、このような本発明に
よれば、レーザパワー、レーザビームポインテイ
ングおよびレーザビームモードが安定するといつ
た効果を発揮し得るもので、しかも装置として安
価なものが得られるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ発振器の一実施例
を示す共振器部の概略断面図、第２図は連結棒支
持部を拡大して示す要部断面図、第３図ａ，ｂは
光学基盤部分の構造を示す概略断面図およびその
−線断面図、第４図は本発明の別の実施例を
示す支持板部分の概略断面図、第５図は本発明の
さらに別の実施例を示す共振器部を示す概略断面
図、第６図は従来のレーザ発振器の共振器部を示
す概略断面図、第７図は従来のガスレーザ発振器
のレーザ媒質励起部を示す要部断面図である。 １ａ，１ｂ……共振器ミラー、２……ミラーホ
ルダ、３……光学基盤、５……レーザ媒質励起
部、６ａ，６ｂ……光学基盤支持機構、８……架
台、１０……連結棒（FRP材による）、１１……
支持板、１２……スリーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振を生じさせるためのレーザ媒質励
   起部と、光共振器を構成する複数の共振器ミラー
   と、これら共振器ミラーを所定角度状態で保持す
   るミラーホルダ部と、これらミラーホルダ部を支
   持しかつそれ自身が一定角度状態で配設されるこ
   とでミラー角度を一定に維持する機能を有する光
   学基盤と、これら光学基盤を相互に連結する連結
   棒とを備えてなるレーザ発振器において、前記連
   結棒を、パイプ状を呈する繊維強化プラスチツク
   材で構成したことを特徴とするレーザ発振器。 ２ レーザ発振を生じさせるためのレーザ媒質励
   起部と、光共振器を構成する複数の共振器ミラー
   と、これら共振器ミラーを所定角度状態で保持す
   るミラーホルダ部と、これらミラーホルダ部を支
   持しかつそれ自身が一定角度状態で配設されるこ
   とでミラー角度を一定に維持する機能を有する光
   学基盤と、これら光学基盤を相互に連結する連結
   棒とを備えてなるレーザ発振器において、前記連
   結棒を、パイプ状を呈する繊維強化プラスチツク
   材で構成するとともに、これら連結棒に対し支持
   板を介して前記レーザ媒質励起部を支持させたこ
   とを特徴とするレーザ発振器。 ３ 連結棒は、その外周部に密着固定されて機械
   加工が施される加工容易な材質からなるスリーブ
   を介して、レーザ媒質励起部を支持する支持板お
   よび光学基盤を支持していることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載のレーザ発振器。 ４ レーザ媒質励起部を支持する支持板は、その
   内部にレーザ媒質ガス流通用のガス流路を有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項また
   は第３項記載のレーザ発振器。